Burkholderia mallei - Burkholderia mallei
| Burkholderia mallei | |
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B. mallei
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Burkholderia mallei ( Zopf 1885)
Yabuuchi et al. 1993 |
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Mormo bacilo Loeffler 1882 |
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Burkholderia mallei é um Gram-negativa , bipolar, aeróbio bactéria , um ser humano e animais patógeno de género Burkholderia causando glanders ; o nome latino desta doença ( malleus ) deu o nome à espécie que a causou. Está intimamente relacionado com B. pseudomallei e , por tipagem de sequência multilocus , é uma subespécie de B. pseudomallei. B. mallei evoluiu de B. pseudomallei por redução seletiva e deleções do genoma de B. pseudomallei . Ao contrário de B. pseudomallei e outros membros do gênero, B. mallei não é móvel; sua forma é cocobacilar medindo cerca de 1,5–3,0 μm de comprimento e 0,5–1,0 μm de diâmetro com extremidades arredondadas.
Descoberta e história inicial
Wilhelm Schütz e Friedrich Löffler isolaram o B. mallei pela primeira vez em 1882. Ele foi isolado de um fígado infectado e baço de um cavalo. Essa bactéria também é uma das primeiras a ser identificada, contendo um sistema de secreção do tipo VI importante pela sua patogenicidade. Em 1885, o botânico e bacteriologista alemão Wilhelm Zopf (1846–1909) deu ao patógeno seu nome binomial, após analisar amostras da bactéria. Ele refinou ainda mais suas observações com o patógeno em 1886.
Família Burkholderiaceae
A maioria dos organismos dentro da Burkholderiaceae vive no solo; no entanto, B. mallei não. Porque B. mallei é um patógeno mamífero obrigatório , deve infectar um mamífero hospedeiro para viver e ser transmitido de um hospedeiro para outro.
Genus Burkholderia
B. mallei é intimamente relacionado a B. pseudomallei , sendo 99% idêntica em genes conservados quando comparada a B. pseudomallei . B. malllei tem cerca de 1,4 Mb a menos de DNA do que B. pseudomallei . B. mallei pode ter realmente evoluído de uma cepa de B. pseudomallei depois que esta infectou um animal. A bactéria teria perdido os genes que não eram necessários para viver em um hospedeiro animal. Esta sugestão encontrou apoio em estudos que comparam cepas de B. mallei a B. pseudomallei e indicam que seus dois respectivos genomas são muito semelhantes. Os genes que permitiram à bactéria sobreviver em um ambiente de solo, como genes que deram a B. mallei a capacidade de se proteger contra bactericidas, antibióticos e antifúngicos, provavelmente foram excluídos. Assim, a razão pela qual B. mallei não é encontrada fora de um hospedeiro é porque não possui os genes necessários para a sobrevivência no solo. As comparações de genomas também parecem indicar que B. mallei ainda está evoluindo e se adaptando a um estilo de vida intracelular .
Genoma
O genoma de B. mallei foi sequenciado nos Estados Unidos pelo The Institute of Genomic Research . O tamanho do genoma é menor do que o de B. pseudomallei . A sequência de B. mallei revelou um cromossomo de 3,5 mega pares de bases (Mb) e um "megaplasmídeo" de 2,3 Mb. Muitas sequências de inserção e genes de fase variável também foram encontradas. O genoma de B. mallei é composto por dois cromossomos circulares. O cromossomo 1 é onde os genes relacionados ao metabolismo , formação de cápsulas e biossíntese de lipopolissacarídeos estão localizados. B. mallei tem uma cápsula de polissacarídeo que indica seu potencial como patógeno. O cromossomo 2 é onde a maioria das informações sobre os sistemas de secreção e genes associados à virulência estão localizado. multilocus sequência tipagem revelou que B. mallei provavelmente evoluiu a partir de um B. pseudomallei clone de redução. Cerca de 1000 B. pseudomellei genes estão ausentes ou variando no B. mallei genoma. B. mallei genoma 's também tem uma grande quantidade de sequências de inserção.
Taxonomia
B. mallei foi inicialmente chamado de " Bacillus mallei " e estava no gênero Pseudomonas até o início de 1990. Agora faz parte do gênero Burkholderia .
Digitando
Não existe um sistema padronizado para diferenciar entre B. mallei e B. pseudomallei . Os métodos que foram usados para diferenciar e identificar uma cepa da outra incluem ribotipagem , eletroforese em gel de campo pulsado , eletroforese de enzima multilocus, análise de DNA polimórfico amplificado aleatoriamente e tipagem de sequência multilocus. A comparação do DNA de B. mallei e B. pseudomallei deve ser feita no nível do rDNA 23S, entretanto, uma vez que nenhuma diferença identificável é encontrada entre as duas espécies no nível do rDNA 16S .
Crescimento na cultura
Ambos B. mallei e B. pseudomallei podem ser cultivados em um laboratório; O ágar nutriente pode ser usado para cultivar as bactérias. Quando cultivado em cultura, B. mallei cresce em colônias lisas, cinza e translúcidas . Em um período de 18 horas a 37 ° C, uma colônia de B. mallei pode crescer até cerca de 0,5-1,0 mm de diâmetro. O crescimento da cultura de B. mallei em ágar MacConkey é variável. Muitos microbiologistas não estão familiarizados com B. mallei e, como resultado, ela tem sido frequentemente identificada erroneamente como uma espécie de Pseudomonas ou como um contaminante em uma cultura.
Resistência e suscetibilidade a antibióticos
A bactéria é suscetível a vários desinfetantes, incluindo cloreto de benzalcônio , iodo , cloreto de mercúrio , permanganato de potássio , hipoclorito de sódio a 1% e etanol . O microrganismo também pode ser destruído por aquecimento ou luz ultravioleta . Antibióticos como estreptomicina , amicacina , tetraciclina , doxiciclina , carbapenêmicos , ceftazidima , amoxicilina / ácido clavulânico , piperacilina , cloranfenicol e sulfatiazol foram relatados como eficazes contra as bactérias in vitro . B. mallei , como B. pseudomallei , também é resistente a uma série de antibióticos, incluindo aminoglicosídeos , polimixinas e beta-lactâmicos . Nenhuma vacina está disponível atualmente para humanos ou animais para proteger contra a infecção por B. mallei . Um modelo animal que irá prever as respostas imunológicas necessárias para criar imunidade à bactéria é necessário antes que uma vacina possa ser desenvolvida. Os camundongos são bastante próximos aos humanos em sua suscetibilidade a B. mallei e seriam a escolha ideal de animal para a criação de um modelo para a vacina.
Patogenicidade
B. mallei é responsável por causar a doença do mormo , que historicamente afetou principalmente animais, como cavalos , mulas e burros , e raramente humanos. Os cavalos são considerados hospedeiros naturais para a infecção por B. mallei e são altamente suscetíveis a ela. B. mallei infecta e ganha acesso à célula de seu hospedeiro através da lise do vacúolo de entrada . B. mallei tem motilidade baseada em actina, dependente de proteína bacteriana, uma vez dentro da célula. Também é capaz de iniciar a fusão de células hospedeiras que resulta em células gigantes multinucleadas (MNGCs). A consequência dos MNGCs ainda não foi determinada, mas pode permitir que a bactéria se espalhe para células diferentes, evite as respostas do sistema imunológico do hospedeiro infectado ou permita que a bactéria permaneça no hospedeiro por mais tempo. B. mallei é capaz de sobreviver dentro das células hospedeiras por meio de sua capacidade de interromper as funções celulares de matar bactérias. Ele deixa os vacúolos mais cedo, o que permite a replicação eficiente das bactérias dentro da célula. Deixar a célula mais cedo também evita que a bactéria seja destruída por defensinas lisossomais e outros agentes matadores de patógenos. Os MNGCs podem ajudar a proteger as bactérias das respostas imunológicas. A capacidade do B. mallei de viver dentro da célula hospedeira torna o desenvolvimento de uma vacina contra ela difícil e complexo. A vacina precisaria criar uma resposta imune mediada por células, bem como uma resposta humoral à bactéria para ser eficaz na proteção contra B. mallei . Em relação a uma vacina contra B. mallei , a proximidade de B. mallei com B. pseudomallei pode possibilitar que uma vacina desenvolvida para um dos tipos seja eficaz contra o outro.
Sintomas de infecção por B. mallei
Cavalos cronicamente infectados com B. mallei com doença de mormo geralmente apresentam secreção nasal contendo muco , lesões pulmonares e nódulos ao redor do fígado ou baço. A infecção aguda em cavalos resulta em febre alta, perda de gordura ou músculo, erosão da superfície do septo nasal , hemorragia ou secreção de muco. A bactéria afeta principalmente os pulmões e as vias respiratórias. A infecção humana por B. mallei é rara, embora ocasionalmente ocorra entre os trabalhadores de laboratório que lidam com a bactéria ou aqueles que estão frequentemente perto de animais infectados. A bactéria geralmente infecta uma pessoa pelos olhos, nariz, boca ou cortes na pele. Depois que as pessoas são infectadas, elas desenvolvem febre e calafrios . Eventualmente, eles desenvolvem pneumonia , pústulas e abscessos , que são fatais em uma semana a 10 dias se não forem tratados com antibióticos. A forma como alguém é infectado pela bactéria também afeta o tipo de sintomas resultantes. Se as bactérias entram através da pele, uma infecção local da pele pode resultar, ao inalar B. mallei pode causar septicemia infecções ou pulmonares, musculares, hepáticas, ou splenous. A infecção por B. mallei tem uma taxa de letalidade de 95% se não tratada, e uma taxa de letalidade de 50% em indivíduos tratados com antibióticos.
Resposta celular à infecção
Nos primeiros dias da infecção por B. mallei , neutrófilos , macrófagos e células T vão para o baço em grandes quantidades. A resposta celular precoce à infecção por B. mallei envolve células Gr-1 + ( antígeno ) e implica sua importância para a imunidade contra essa infecção bacteriana. As células T ( óxido nítrico ) estão, na verdade, mais envolvidas no combate ao B. mallei nos estágios finais da infecção de um hospedeiro.
O lipopolissacarídeo isolado de B. mallei demonstrou atividade biológica significativamente menor em comparação ao LPS de Escherichia coli , em concordância com o menor grau de acilação de seu lipídeo A : as principais formas de B. mallei lipídeo A foram penta- e tetraacilado, enquanto o clássico o lípido A de E. coli foi hexaacilado. Além disso, o lipídeo A de B. mallei contém resíduo de 4-amino-4-desoxiarabinose em quase metade das moléculas, o que neutralizaria parcialmente a carga negativa dos grupos fosfato necessária para a interação com os aminoácidos carregados positivamente de TLR4 . Ao mesmo tempo, as cadeias acil do lipídeo A em B. mallei eram em média mais longas (14-16 átomos de carbono ) do que aquelas em E. coli (14 átomos de carbono), mas LPS de B. mallei parecia ser um ativador mais fraco. B. mallei pode empregar LPS com baixa atividade biológica para evitar o reconhecimento adequado pelo complexo TLR4 / MD-2 do sistema imune inato , amortecendo a resposta imune do hospedeiro e aumentando o risco de disseminação bacteriana.
Presença global
B. mallei foi erradicado nos Estados Unidos e na maioria dos países ocidentais, mas ainda afeta animais na África, Ásia, Oriente Médio, América Central e América do Sul. Muitos países ocidentais conseguiram eliminar a doença por meio de programas de controle do mormo e de leis que exigiam a notificação dos casos de infecção aos departamentos de saúde e a destruição de qualquer animal afetado pelo B. mallei .
Potencial como arma biológica
B. mallei e B. pseudomallei têm uma história de estar em uma lista de potenciais agentes de guerra biológica . Os Centros de Controle e Prevenção de Doenças classificam B. mallei como um agente biológico crítico de categoria B. Como resultado, a pesquisa sobre B. mallei só pode ser realizada em instalações de nível 3 de biossegurança nos Estados Unidos e internacionalmente. Embora seja altamente infecciosa e uma arma biológica potencial, pouca pesquisa foi conduzida sobre essa bactéria. B. mallei e B. pseudomallei, de acordo com a política de Supervisão Institucional de Ciências da Vida, Pesquisa de Dupla Utilização em Ciências da Vida, estariam sujeitos à supervisão para garantir a investigação responsável desses agentes.
Incidência nos Estados Unidos
Em março de 2000, um dos primeiros casos desde a década de 1940 de mormo nos Estados Unidos ocorreu em um jovem microbiologista que trabalhava para o Instituto de Pesquisa Médica para Doenças Infecciosas do Exército dos Estados Unidos . O pesquisador tinha diabetes tipo 1 e trabalhava com B. mallei há cerca de dois anos, mas nem sempre usava luvas durante a pesquisa. O pesquisador teve aumento dos gânglios linfáticos e febre que durou 10 dias mesmo com tratamento com antibióticos. Nas semanas seguintes, o pesquisador experimentou fadiga , calafrios, suores noturnos e perda de peso. No mês seguinte, seus sintomas pareceram desaparecer após o tratamento com claritromicina , mas depois que a medicação foi interrompida, os sintomas reapareceram. Depois de realizar vários testes em culturas de sangue do pesquisador e uma porção de biópsia de um abscesso hepático, a bactéria foi identificada como B. mallei . Uma vez estabelecido o que infectava o pesquisador, foi administrado outro curso de antibióticos ( imipenem e doxiciclina ) com 6 meses de tratamento. Após um ano, a pesquisadora se recuperou totalmente.
Esse incidente também mostrou como um corte ou abrasão de pele não é absolutamente necessário para contrair a doença, pois a pesquisadora não tinha lembrança de nenhum corte ou acidente durante o trabalho no laboratório. O caso foi significativo, pois mostrou a dificuldade que os laboratórios de microbiologia têm em identificar agentes de armas biológicas e as consequências potenciais se medidas não forem tomadas para se preparar para um ataque biológico real.
História como arma de guerra biológica
B. mallei foi intencionalmente usado para infectar animais e humanos durante a Primeira Guerra Mundial. Os alemães usaram B. mallei para infectar animais que estavam sendo enviados de países neutros para os Aliados com mormo. Os planos dos alemães para a guerra biológica começaram em 1915 na costa leste dos Estados Unidos; eles pretendiam infectar e matar o gado que estava sendo enviado aos Aliados e facilitar a transferência da doença para os humanos. A Costa Leste era onde muitos animais estavam sendo montados para serem enviados aos Aliados que lutavam na Europa. Os alemães também visaram aos suprimentos de animais da Romênia , Noruega e Espanha com culturas de mormo. A sabotagem biológica alemã acabou se espalhando para a Argentina , onde os agentes dependiam de culturas bacterianas da Espanha para infectar o gado, cavalos e mulas que a Argentina fornecia aos Aliados. O uso alemão de micróbios como armas é um dos únicos ataques documentados de uso intencional de armas biológicas contra países neutros.
Os japoneses usaram B. mallei em suas unidades de pesquisa de guerra biológica. A unidade mais notável e notória, a Unidade 731 , usou a bactéria para conduzir experimentos em seres humanos vivos. No entanto, os japoneses não acabaram criando uma arma biológica a partir do B. mallei . Eles realmente usaram B. mallei para testar sua eficácia na contaminação de fontes de água, e os resultados desses testes foram bem-sucedidos.
O programa de armas biológicas dos russos também se interessou pelo B. mallei e conduziu testes de campo com ele. Alguns dos pesquisadores do programa foram infectados e mortos por ele durante o curso de suas pesquisas. Foi sugerido que os russos eventualmente usaram B. mallei durante sua guerra no Afeganistão contra os mujahideen .
Veja também
Referências
links externos
- " Genomas de Burkholderia mallei e informações relacionadas" . Centro de Recursos de Bioinformática da PATRIC . NIAID. Arquivado do original em 24/08/2011 . Página visitada em 2010-06-24 .
- Pathema- Recurso Burkholderia
- "Glanders ( Burkholderia mallei ) Informações gerais" . Centros de Controle e Prevenção de Doenças.
- "Agentes / doenças de bioterrorismo" . Centros de Controle e Prevenção de Doenças. Arquivado do original em 22/07/2014. :]
- "Glanders" . Centro de Biossegurança. Arquivado do original em 31/05/2009.
- " Burkholderia mallei " . Navegador de taxonomia NCBI . 13373.